Perpustakaan Digital ITB

Peningkatan temperatur serta penggunaan material yang mampu tahan pada proses bertemperatur tinggi merupakan tuntutan pengembangan sistem yang efisien bagi aplikasi mesin panas ataupun proses-proses terkait pemanfaatan energi. Paduan entropi tinggi, salah satunya Al0,75CoCrFeNi, selama dua dekade terakhir banyak diteliti sebagai material alternatif baik diperuntukkan sebagai komponen ataupun lapisan protektif pada aplikasi temperatur tinggi. Terlepas dari kestabilan dan ketahanan oksidasi paduan ini, pada aplikasinya paduan ini akan tetap mengalami degradasi signifikan akibat oksidasi apabila diaplikasikan pada temperatur yang semakin tinggi. Oleh sebab itu, pengaplikasian lapisan protektif dinilai dapat meningkatkan ketahanan oksidasi serta memperluas potensi pengaplikasian paduan entropi tinggi Al0,75CoCrFeNi pada aplikasi temperatur tinggi. Penelitian ini ditujukan untuk mempelajari potensi dan penerapan slurry aluminization pada paduan entropi tinggi Al0,75CoCrFeNi dan pengaruhnya terhadap perilaku oksidasi paduan ini pada temperatur 1200°C. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap: sintesis paduan, penerapan slurry aluminization, dan pengujian oksidasi isotermal pada temperatur 1200°C. Percobaan dimulai dengan peleburan paduan Al0.75CoCrFeNi menggunakan tanur busur listrik dalam kondisi inert yang dilanjutkan dengan homogenisasi pada temperatur 1100°C selama 10 jam. Selanjutnya, paduan hasil lebur dalam bentuk button dipotong terlebih dahulu membentuk coupon dengan menggunakan wire electric discharge machine. Pada tahap kedua, dilakukan diffusion coating aluminium dengan metode slurry deposition pada sampel coupon menggunakan kuas dengan variasi temperatur aluminizing 900°C maupun 1000°C selama 2, 3,5, dan 6 jam. Terakhir, sampel yang sudah terlapisi selanjutnya dimasukkan ke dalam tanur horizontal dan dilakukan pengujian oksidasi isotermal pada temperatur 1200°C dengan variasi waktu 5, 12, dan 30 jam pada atmosfer ruang. Setelah pengujian, dilakukan perhitungan perubahan berat sampel lalu karakterisasi sampel as-homogenized, as-coated, dan as-oxidized menggunakan OM, XRD, dan SEM- EDS. Karakterisasi menunjukkan bahwa Al0,75CoCrFeNi memiliki struktur mikro yang terdiri dari fasa A1-FCC kaya unsur Fe-Cr dan fasa B2-BCC kaya unsur Ni-Al yang membentuk struktur windmanstatten atau lamellar. Proses aluminide coating dengan menggunakan metode slurry aluminization berhasil menghasilkan lapisan aluminide dua lapis untuk variasi langkah aluminizing pada temperatur 900°C berupa diffusion zone (DZ) dengan konsentrasi Al lebih dari 65 at% dan interdiffusion zone (IDZ) dengan konsentrasi Al dibawah 50 at% sedangkan untuk variasi aluminizing pada temperatur 1000°C dihasilkan lapisan aluminide tunggal dengan konsentasi Al berkisar 43-50 at%. Secara umum lapisan aluminide yang terbentuk didominasi oleh fasa intermetalik NiAl dan Ni3Al. Berdasarkan karakterisasi yang dilakukan, dapat diketahui bahwa peningkatan waktu aluminizing secara keseluruhan meningkatan tebal lapisan aluminide dan memengaruhi partisi unsur-unsur dalam lapisan. Berdasarkan tinjauan kinetika diketahui proses slurry aluminization mengikuti hukum laju parabolik dengan konstanta pembentukan lapisan aluminide (Kp) untuk variasi aluminizing temperatur 900°C senilai 0,327 ?m2/detik sedangkan untuk variasi aluminizing temperatur 1000°C senilai 0,288 ?m2/detik. Hasil pengujian menunjukkan pelapisan aluminide pada paduan Al0,75CoCrFeNi dapat meningkatkan ketahanan oksidasi paduan melalui pembentukan oksida ?-Al2O3 serta tinjauan kinetika yang menunjukkan oksidasi aluminide coated Al0,75CoCrFeNi pada temperatur 1200°C mengikuti hukum laju parabolik dengan konstanta pertumbuhan oksida (kp) senilai 10 x 10-6 mg2.cm-4.detik-1 untuk paduan hasil slurry aluminization variasi aluminizing temperatur 900°C selama 2 jam dan senilai 20 x 10-6 mg2.cm-4.detik-1 untuk paduan dari variasi aluminizing temperatur 1000°C.